0引言
通风系统对于煤矿安全生产有着重要意义，其是整个井下生产活动的基础条件，可为井下工作人员及机械设备提供良好工作环境。但随着开采进度推进，矿井通风系统在开采后期达不到矿井通风要求。正佳煤业是由原万峰金瑞煤矿兼并整合矿井，整合后矿井在原有开采系统基础上进行改造设计，正佳煤业投产前期矿井通风系统工作正常，但后期受通风线路延长及原有矿井采空区的影响，通风系统凸显出能力不足问题，需对矿井通风系统进行优化改造，为此对正佳煤业的通风系统优化进行分析，提出看法与见解。
1矿井通风系统现状及存在问题
1.1通风系统现状
正佳煤业通风方式为中央并列式，主扇工作方式采用抽出式。主斜井和副斜井作为进风井，回风立井担任回风任务兼作矿井安全出口，3个井均位于矿井工业广场。矿井采用全负压通风，回采工作面、掘进工作面采用独立通风，其它硐室均采用扩散通风。矿井通风设备用2台轴流式通风机，1台工作，1台备用，风机转速为740r/min，风量范围：61m3/s～151m3/s，风压范围：3300Pa～1400Pa。每台风机配用电机型号YBF450M2-8，功率2×315kW，电压10kV。矿井总风量为110m3/s，通风容易与困难时期通风总阻力为1346Pa、1589Pa，矿井等积孔分别为3.57m2、3.28m2。
1.2通风阻力分布
对矿井整个通风网络进行阻力测定，结果显示正佳煤业矿井总通风阻力数值并不大，但存在一定高阻线路，如二采区回风斜巷到回风立井段、四采区东部的回风巷等。四采区回风巷通风阻力较大的原因是巷道出现较大程度变形，导致巷道有效通风面积减少，增加了线路的通风阻力；其余巷道通风阻力增加的原因除巷道断面减小以外，还有矿井杂物堆放不合理、巷道积水等问题，使得巷道阻力迅速增加，如四采区有240m长度的巷道，其通风阻力却高达257.24Pa。矿井通风阻力分布情况如图1所示，矿井通风阻力主要集中在总回风巷、回风立井、一采区和四采区回风巷，其所占比例分别为9.02%、21.12%、31.6%和12.5%，各自总阻力为168.79Pa、412.02Pa、237.26Pa和611.02Pa。
1.3通风系统存在问题
正佳煤业通风系统存在的问题主要体现在四方面，其分述如下：a)回风线路较长，矿井通风阻力超过设计标准，且矿井巷道有较多的垂直拐角与巷道断面骤然变化情况，这大大增大了矿井通风阻力。矿井设计时计算确定：矿井通风容易时期通风总阻力为1346Pa，矿井通风困难时期的通风总阻力为1589Pa，但实际通风阻力数值要比设计值大出很多；b)随着矿井开采进度进行，矿井通风线路逐渐延长，使得矿井通风阻力也大幅度增涨。尤其是进入五采区、六采区后，矿井线路大大增加，巷道转折点及断面变化情况亦有所增加，这也是后期矿井通风系统所面临的问题；c)随着矿井生产能力扩大，通风能力不足问题更加凸显；d)矿井巷道掘进过程中存在掘进工作面风量不足问题。正佳煤业井田范围内断层构造较为复杂及受小煤窑破坏影响，使得矿井开采过程中必须多次搬家倒面，增加了巷道掘进和掘进通风的任务。由上所述，矿井井田范围内有4个小煤窑分布，三采区、四采区煤炭开采时通风系统受到严重影响；开采到五采区、六采区时，矿井通风线路与阻力大大增加；当矿井生产能力扩大之后，对通风需求也会随之提出新要求。这三方面都对矿井主要通风机工作效率提出较高要求。
2矿井通风系统优化改造
矿井通风系统优化改造的原则为：立足现有设备及矿井条件，制定合理方案满足近期与长远期矿井通风要求，并达到节能增风目的。针对正佳煤业通风系统现状及存在的主要问题，优化改造方案考虑矿井生产采区接替情况，并对通风系统做如下优化措施[1]。
2.1通风系统优化改造方案
矿井通风仍然沿用中央并列式方式，保持原有通风系统，对井下通风网络进行优化改造。为保证主要通风机在通风容易时期有适宜功率，避免能源浪费，主要通风机中运用了高压变频技术，按照矿井实际通风情况来调整自身工作状态[2]。
2.2辅助改造措施
a)矿井主要通风机采用高压变频技术后，矿井风速会增加，尤其是主石门位置，会存在风速超限问题。为解决石门风速超限问题，设计增加1条主石门，主石门连接井底煤仓和运输大巷，主石门断面面积为12.8m2。设置2个主石门的目的有2个：(a)降低主石门风速；(b)矿井生产能力扩大后，增加的主石门可有效缓解石门输运紧张问题；b)矿井通风困难时期矿井通风阻力较大，且两翼通风阻力不平衡。鉴于此，设计在回风立井井底开掘回风暗立眼，提高总回风巷容易程度；c)扩大部分巷道断面尺寸，需要扩巷的巷道段主要为两部分：二采区回风斜巷到回风立井段，扩巷段长度为140m，巷道原有尺寸断面面积为10m2，扩巷后为12m2；煤层四采区东部的回风巷进行扩大，扩巷段长度为210m，巷道原有断面面积为10m2，扩巷后为12m2；d)在后续煤层采区开采中，主要是下组煤，设计开掘1条新集中回风巷。新开掘的集中回风巷与现有回风总巷平行，巷道长度为520m，断面面积为17.3m2。开挖新集中回风巷的目的在于降低通风阻力，增加通风效率。
3优化改造效果分析
正佳煤业通过对通风系统优化，取得了良好效果。主要通风机在运行过程中始终处于较高工作效率，通风机效率在80%以上，矿井各需风点都得到了足够风量供应。且由于正佳煤业煤层属自燃煤层，自燃等级为Ⅱ类，煤尘皆具爆炸危险性，加大矿井通风效率后，能在很大程度上保证煤矿生产安全进行。从经济方面分析，通风系统中的主要通风机应用了高压变频技术，能根据矿井通风情况调整通风机工作特性，尤其在通风容易时期提高了工作效率，降低了通风机能耗；相较以往通风系统，相同时间段内新通风系统运行成本大幅度降低，矿井通风具有足够扩能空间，能满足矿井生产能力扩大后的通风要求，为矿井经济效益提升提供基础保障。
4结语
就现阶段而言，有较大部分矿井通风系统都存在问题，虽个别通过加大通风机功率来保证生产的正常进行，但为此亦需投入更多经费，选择合理通风系统优化设计方案，对保障煤矿安全生产与经济效益有重要意义。正佳煤业在充分分析通风系统现状及问题基础上，制订了综合优化设计方案，实践证明优化方案可行有效，保证了生产需要，降低了通风成本，为矿井短期及长远发展打下夯实基础。
作者：卫建军 单位：山西汾西正佳煤业有限责任公司
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